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    石化轉型之時代機遇(二):中國半導體上游材料之粘結材料

    發布時間:2023-09-27 09:26   來源:隆眾資訊  責任編輯:畢雁飛

    石化轉型之時代機遇(二):中國半導體上游材料之粘結材料

    前言:中國半導體行業中的半導體材料

    半導體產業鏈具體包括上游半導體原材料與設備供應、中游半導體產品制造和下游應用。其中,半導體材料處于上游供應環節,材料品類繁多,按制造流程可細分為前端制造材料和后端封裝材料。


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    半導體材料是半導體產業鏈中重要一環,集成電路、芯片制造等每一個半導體產業生產環節幾乎都離不開半導體材料的應用。按照應用環節,半導體材料可以分為制造材料與封測材料。其中,晶圓制造材料主要包括硅片、特種氣體、掩膜版、光刻膠及配套材料、濕電子化學品、靶材、CMP 拋光液&拋光墊等;封裝材料主要包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料等。

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    數據來源:隆眾咨詢,公開資料整理

    根據SEMI的最新統計數據,2022年全球半導體材料市場整體規模增長8.9%,達到727億美元,創下新高。其中,晶圓材料市場增長10.5%,達到447億美元;封裝材料市場增長6.3%,達到280億美元。分區域來看,2022年,中國大陸半導體材料市場規模約129.7億美元,已第三年成為全球第二大市場,占比18%,僅次于中國臺灣地區。

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    從全行業價值以及傳統石化企業進入難度來看,設計、晶圓制造、設備、封測領域由于存在較大的技術和專業壁壘,且與傳統石化企業相關度較低,因此短期進入必要性不強。雖然同樣存在較高技術壁壘,但半導體材料上游原料多為石化類產品,因此傳統石化企業可以通過產業鏈延伸進入半導體材料領域。

    半導體材料之一:粘結材料

    1.產品定義及分類

    膠粘劑指通過粘合作用,能使被粘物結合在一起的一類物質。膠粘劑一般由粘接料(基體樹脂)、固化劑、增韌劑、稀釋劑和改性劑等組分配制而成,廣泛應用于包裝、電子電器、建筑材料、汽車與交通運輸、機械制造、新能源、醫療衛生、航空航天等領域。

    膠粘劑的分類:

    分類方式

    類別

    用途

    汽車膠、建筑膠、電子膠、醫用膠、密封膠、灌封膠、導熱膠、導電膠等

    固化方式

    水基型膠黏劑、熱熔型膠黏劑、溶劑型膠黏劑、反應型膠黏劑等

    化學成分

    機硅膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、環氧樹脂膠粘劑、丙烯酸類膠粘劑、合成橡膠類膠粘劑等

    膠粘劑產業鏈:

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    2.膠粘劑發展現狀

    全球保持較快增速,市場重心向亞洲轉移

    全球來看,膠粘劑市場快速增長,2013-2022年全球膠粘劑市場銷售額從408億美元提升至736億美元,年均復合增速高達6.8%。

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    膠粘劑市場重心向亞洲轉移,市場規模持續增長。亞洲地區是全球最大的膠粘劑需求區域,區域需求總量占比從2007年的35.5%增長至2020年的52%。隨著全球產業轉移,亞太地區膠粘劑市場年復合增速達5%-6%,預計未來將保持增長。

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    中國市場規模高速增長,高端產品占比較小

    我國膠粘劑市場發展迅速,膠粘劑的產量和銷售額持續高速增長。據中國膠粘劑和膠粘帶工業協會的統計,我國膠粘劑市場銷售額由2013年的780億元增長至2022年的1151.4億元,年均復合增長率4.4%;產量由2013年的611.2萬噸增長至2022年的788.4萬噸,年均復合增長率2.9%。隨著下游建筑、包裝、汽車等傳統與新興領域市場的不斷增長,我國膠粘劑行業仍將快速發展。根據中國膠粘劑和膠粘帶工業年會資料顯示,“十四五”期間,我國膠粘劑的發展目標是產量年均增長率為4.2%,銷售額年均增長率為4.3%,力爭到 2025年末,改變國產產品高端不足、低端過剩的局面,使行業高附加值產品產值占比達到 40%以上。

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    高端市場國產化替代加速 半導體領域發展空間廣闊

    由于資質認證、客戶認證、技術研發、資金等多重門檻,膠粘劑行業進入壁壘高。而對于汽車、軌道交通、半導體等應用要求更高的領域,產品進入難度更是大幅增加。但在我國政策的鼓勵下,我國膠粘劑企業不斷加大研發投入,膠粘劑產品性能逐步與國際接軌,高端膠粘劑產品國產替代率逐步提高。

    3.半導體膠粘劑市場分析

    半導體膠粘劑是膠粘劑的細分產品,主要用于電子電器元器件的粘接、密封、灌封、涂覆、結構粘接、共行覆膜和SMT貼片等。相較于傳統塑封,半導體膠粘劑具有工藝適應性強的特點,在導電聚合物、集成電路抗蝕劑、陶瓷前驅體等方面被廣泛應用,可對成品電路板、電子模塊、以及半導體進行灌封和保護,涉及半導體、平板顯示等多個子行業的制造和終端應用。受應用場景和功能性影響,半導體膠粘劑產品附加值較高,毛利率高達50%以上,而一般情況下建筑領域和工業領域用膠毛利率僅在 30%到40%。

    半導體膠粘劑種類較多,包括 EVA 熱熔膠、有機硅膠、環氧膠、UV 膠、PUR 膠、導電膠、瞬干膠、聚氨酯型粘合劑、厭氧膠等。

    種類

    用途

    要求

    常見膠粘劑

    導電銀膠

    主要用于 LED、LCD、石英諧振器、片式鉭電解電容器、VFD 和 IC 等方面的導電粘接,適用于印刷或點膠工藝

    高純度、高導電性、低模量、常溫貯存穩定和低溫快固

    單組分銀粉填充環氧導電膠

    灌封膠

    用于電子元器件的粘接、密封、灌封和涂覆保護

    起防水、防潮、防塵、絕緣、導熱、保

    密、防腐、耐溫和防震作用

    適用期長、黏度小、浸滲性強、固化收縮小、灌封和固化過程中不分層、電氣性能優異、吸水性和線膨脹系數小

    環氧樹脂灌封膠、有機硅樹脂灌封膠、聚氨酯灌封膠;細分種類多,分為軟和硬,防拆卸和可拆卸維修等

    貼片紅膠

    主要用于 SMD固定到 PCB,在波峰焊或雙面回流焊的過程中固定電路板元件,貼片低溫固化膠

    高剪切變稀、具有搖變性、鋼網/銅網不溢膠

    單組分、低溫熱固化改良型環氧樹脂膠粘劑

    圍堰填充膠

    適用于環氧玻璃基板的 IC 封裝

    優異的耐焊性和耐濕性,低熱膨脹系數,優異的溫度循環性能和較佳的流動

    性,易于點膠

    固化后具有阻燃、抗彎曲、低收縮以及低吸潮性等特性,能為 IC 提供有效保護

    單組分環氧膠

    底部填充膠

    用于 CSP 和 BGA 底部填充制程,降低硅芯片與基板之間的溫循匹配性

    低黏和流動性,板基可返修

    單組分環氧膠

    3.1 導電膠

    導電膠是一種固化或干燥后具有一定導電性的膠粘劑,已廣泛應用于集成電路芯片和其他電子元件的封裝和粘接。導電膠是一種具有導電性的膠粘劑,通常由導電粒子、樹脂、稀釋劑或溶劑、固化劑和催化劑,以及其他功能性添加劑所組成。導電膠可以將不同的導電材料連接在一起,在粘合材料之間形成電路。在電子工業中,導電膠已成為不可或缺的新材料。導電膠粘劑已廣泛用于印刷電路板組件、發光二極管、液晶顯示器、智能卡、陶瓷電容器、集成電路芯片和其他電子元件的封裝和粘接,是半導體工業中不可或缺的新材料。

    導電膠按導電方向分為各向同性導電膠和各向異性導電膠。根據固化體系,導電膠可分為室溫固化導電膠、中溫固化導電膠、高溫固化導電膠、紫外光固化導電膠等。

    2026年全球導電膠市場規模超30億美元

    據相關機構預測,2026年全球導電膠市場規模將達到30億美元。我國導電膠產量約占全球總量的 40%左右,銷售額占比約26%。十三五期間,國內導電膠產量年平均增長為 8%~10%,預計2025年將突破1200萬噸。然而由于國內膠黏劑起步較晚,現階段中國導電膠行業產品結構亟待調整。

    國際巨頭占主導 行業集中度高

    全球導電膠生產企業主要有德國漢高、日本住友、日本三鍵(Three-Bond)、日本日立(Loctite)、陶氏杜邦、美國 3M、HB富勒公司、美國FERRO公司、德國Panacol公司、德國DELO公司、美國坎特龍(Kemtron)等。

    從競爭格局來看,全球導電膠市場呈現較高的集中度,前3名公司的合計市場合計占有率高達78%,其中漢高占比就高達60%。

    國內大力扶持電子封裝材料產業發展

    高端電子封裝材料行業屬于國家重點扶持和發展的戰略性新興產業中的新材料產業,國家產業政策對行業發展具備積極的促進作用。目前國務院、國家發改委、科技部、工信部等各部門已經通過綱領性文件、指導性文件、規劃發展目標與任務等文件多層次、多角度、多領域對新材料領域予以全產業鏈、全方位的指導,相繼出臺了多項支持我國新材料產業發展的產業政策,為行業發展提供了有力的支持和良好的環境。

    為了加快推進我國集成電路配套材料的發展,加速相關材料的國產化進程,近年來國家制定了一系列關于高科技產業的支持政策及重點突破計劃,其中國家科技部“863 計劃”、“02 專項”、“國家重點研發計劃”等對提升我國集成電路產業鏈中關鍵配套材料的國產化起到了重要作用。

    國內起步晚 高端市場有待提高

    國內導電膠由于研究起步較晚,導電膠行業產品主要集中在中低端領域。受電子產業需求拉動,行業發展速度較快,現階段已經取得了長足進步,能夠生產的產品種類較為齊全。盡管我國導電膠企業仍在導電膠行業技術、經驗積累、產品粘接強度、導電率、性能穩定性等方面與國外存在差距,但是隨著近年來國內企業持續加大研發投入、提升生產技術水平和產品性能,國內企業競爭力顯著增強,在部分中高端產品細分市場,國產導電膠正以顯著的性價比和本土化服務優勢在各個應用領域逐步替代進口產品,搶占市場份額,特別是德邦科技、長春永固和上海本諾電子等為代表的國內公司成功進入了頭部封測廠商的供應鏈體系。我國導電膠市場呈現出內外資企業不斷創新、共同競爭的局面。面對全球市場對中高端導電膠的巨大需求,國內導電膠企業仍有較大的發展空間。

    德邦科技2021年芯片固晶導電膠產品銷售收入為2481.29 萬元,2020年銷售收入為568.57萬元。

    3.2 電子級環氧塑封料(膠粘劑)

    環氧塑封料(EMC),又稱為環氧模塑料,是廣義的電子膠粘劑的一類,其主要成分為環氧樹脂、酚醛固化劑、固化促進劑、填充劑及脫模劑等??蓪π⌒碗娮釉骷?,如晶體管,集成電路,電容器,電阻器等進行封裝,具有成本低,操作方便,生產效率高等優點。根據中國科學院上海微系統與信息技術研究所 SIMIT 戰略研究室公布的《我國集成電路材料專題系列報告》,90%以上集成電路均采用環氧塑封料作為包封材料,故環氧塑封料已成為現代半導體封裝中主導材料。

    我國高端環氧樹脂高度依賴進口

    2022 年,我國環氧樹脂表觀消費量約154萬噸,消費量約占全球總量的一半,是名副其實的環氧樹脂消費大國。目前國內普通 環氧樹脂市場增速放緩,而高端環氧樹脂需求量大,且大量依賴進口。2020-2022 年,我國環氧樹脂進口量分別為 40.5 萬噸、31.6萬噸和 22.5 萬噸。進口產品多為高端產品,且價格遠高于國內普通產品。2023年進口高端產品較國內普通環氧樹脂均價高1700美元/噸左右。

    從環氧塑封料市場來看,2022年我國需求量接近18萬噸,國內產量10萬噸左右,自給率55%左右。從國內生產企業的產品結構來看,接近80%以上的高端產品均為進口。

    國內高端封裝市場受外資廠商主導

    以技術難易度來分類,全球封裝技術主要分為四個層次,其中技術難度最低的DO、SMX、TO、DIP 等封裝技術中應用的環氧塑封料由國內廠商主導,主要生產企業有華海誠科、衡所華威、長春塑封料等。SOD、SOT、SOP、QFP 等封裝技術中應用的環氧塑封料仍由外資廠商主導,國產產品性能已達外資同類產品水平,后續有望逐步實現國產替代空間。QFN、BGA 等封裝技術中應用的環氧塑封料則由外資廠商(住友電木、藹司蒂等)壟斷,國內企業多處于導入階段,僅少數國產企業(華海誠科)實現小批量生產。SiP、MUF、FOWLP 等封裝技術中應用的環氧塑封料同樣由外資廠商(住友電木、藹司蒂、京瓷等)壟斷地位,國內企業多處于產品開發階段。

    從全球來看,高端半導體封裝領域用環氧塑封料企業主要集中在日本,代表企業包括日本化藥、日本DIC、三菱化學、新日鐵等。

    2028年預計國內電子級環氧塑封料需求量30萬噸

    通過隆眾咨詢對公開資料研究發現,2028年預計封裝材料市場規模將達到1360以美元,其中先進封裝材料占比達57%左右,產值接近780億美元。目前全球范圍內用塑料封裝的半導體元器件占市場總量的98%以上,且隨著全球半導體制造業重心正不斷向中國轉移,預計2028年我國環氧塑封料需求量將達到30萬噸左右。

    3.3 電子級酚醛樹脂

    電子級酚醛樹脂是以高純度、低游離單體、低金屬雜質離子、低陰離子含量、高可靠性為特征的有別于傳統工業酚醛樹脂的新型高分子材料,與傳統工業酚醛樹脂的相比,具有高純度(殘留苯酚含量<200ppm、無甲醛殘留,綠色環保無毒害,完全符合歐盟Reach及RoHs的環保法規要求;金屬元素含量控制在ppb級;總鹵素含量控制在1ppm以下。)、高耐熱性(電子級酚醛樹脂作為環氧樹脂的固化劑,賦予了環氧復合材料優異的耐熱性,可滿足無鉛制程對材料的耐熱性要求)、高電氣絕緣性(電子級酚醛樹脂作為環氧樹脂的固化劑,賦予了環氧復合材料優異的電氣絕緣性能)、高穩定性(不同批次產品分子量分布高度重合,質量穩定性優異)等顯著優點。

    電子級酚醛樹脂應用于芯片制程膠、光刻膠、半導體封裝模塑料、覆銅板、半固化片、PCB油墨、環氧粉末涂料、電子包封料、灌封膠、導電銀漿等領域,最終應用于智能汽車、手機、筆記本、電腦、白色家電、互聯網終端及互聯網服務器、信號基站等各個方面,是承載現代電子信息產業的物理基礎。

    2027年預計國內電子級酚醛樹脂市場規模約24億元

    隨著5G、汽車電子等行業的快速發展,覆銅板需求持續增長,進而拉動電子級酚醛樹脂需求增長;同時隨著半導體領域的發展,光刻膠產量也將持續增長,也將拉動電子級酚醛樹脂需求的增加。在產業政策支持以及下游行業持續發展、下游國產化的帶動下,我國電子級酚醛樹脂需求呈現不斷增長態勢。

    通過隆眾咨詢對公開資料研究發現,2018年以來中國覆銅板市場規模整體呈現逐年攀升趨勢,2022年市場規模694億元,2027年將超過1100億元。目前,覆銅板成本約86%,其中樹脂材料占覆銅板成本26%,酚醛樹脂占樹脂材料比重約10%,2022年覆銅板用樹脂材料市場規模約155億元,覆銅板用酚醛樹脂市場規模約15億元,預測2027年覆銅板用酚醛樹脂市場規模約24億元。

    國內圣泉集團電子級酚醛樹脂將長期占據行業主導地位

    早期,受限于技術壁壘,我國電子級酚醛樹脂市場需求依賴進口,日本住友電木株式會社、日本松下電器產業株式會社、韓國可隆株式會社等國外品牌憑借長期的技術積累、良好的品牌形象及健全的銷售渠道,在國內電子級酚醛樹脂市場占據主導地位,尤其是日本企業,市場占比較高,行業競爭力較強。

    近年來,在市場需求的刺激下,國內部分酚醛樹脂生產企業逐步開始涉足電子級酚醛樹脂的研發及生產,以濟南圣泉集團股份有限公司、彤程新材料集團股份有限公司、山東萊蕪潤達新材料有限公司為代表的電子級酚醛樹脂企業已經進入產業化生產及供應階段。但由于本土電子級酚醛樹脂行業發展較晚,產品技術及供應能力與國外領先企業尚有差距。整體來看,我國電子級酚醛樹脂市場份額主要被國外品牌及國內領先品牌占據,市場集中度較高。

    未來幾年,在較高的技術壁壘阻礙下,國內電子酚醛樹脂行業新進入企業數量依然不多,加之電子級酚醛樹脂行業具有較高的客戶認證壁壘,新進入企業在短時間內很難獲得下游客戶的認證,因而我國電子級酚醛樹脂市場份額仍將主要被既有企業如圣泉集團等占據,電子級酚醛樹脂行業集中度仍將處于較高水平。

    4.發展前景

    半導體用膠粘劑是膠粘劑的細分應用品種,被廣泛應用于半導體生產過程中,并最終應用于智能手機、平板、可穿戴設備等各種電子產品領域。隨著大數據,OpenAI、物聯網、人工智能等新技術的發展,對于半導體材料需求愈加強烈,與之配套的高端電子化學品需求仍然處于增長態勢。同時考慮到國際形勢不確定性加劇,我國的半導體行業的各類原材料供給將有可能受到一定限制。國家相關政策也在不斷鼓勵新材料行業技術攻關,加大支持力度,以實現進口替代,避免關鍵技術被卡脖子。因此目前正是國內企業實現國產化替代的重要節點和機會。未來我國半導體用膠粘劑發展前景廣闊。


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